俗話說“工欲善其事必先利其器”，這個道理從古至今都被很好地延續(xù)并傳揚著，然而在機床行業(yè)，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接觸到機床刀具的時候，都有著一個疑問“為何好好的刀具要進行鈍化處理呢？”今天就讓我們一起來了解一下關于“刀具鈍化”的那些事兒。

其實，刀具鈍化并不是大家字面理解的意思，而是一種有效提高刀具使用壽命的手段。通過平整、拋光、去毛刺等工序達到提高刀具質量的目的。這其實是刀具在精磨之后，涂層之前的一道正常工序。一般來說，刀具鈍化拋光的方式分為毛刷、噴砂、拖拽式拋光機，這其中又屬毛刷與拖拽式的應用為廣泛。

從事金屬切削行業(yè)的人都知道，刀具在成品前會經過砂輪刃磨，但是刃磨加工會造成不同程度的微觀缺口。這就導致數控機床在進行高速切削的同時微觀缺口會極易擴展，從而加快刀具的磨損和損壞?，F(xiàn)代的切削技術中對刀具的穩(wěn)定性和精密性都有了嚴格要求，因此數控刀具在涂層前必須經過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。

刀具鈍化的優(yōu)勢與目的

1.抵抗刀具物理磨損

在切削過程中刀具表面會被工件逐漸耗損，切削過程中切削刃在高溫高壓下也易發(fā)生塑性變形。刀具的鈍化處理可以幫助刀具提高剛性，避免刀具過早喪失切削性能。

2.保持工件的光潔度

刀具刃口有毛刺會導致刀具磨損，加工工件的表面也會變得粗糙。經鈍化處理后，刀具的刃口會變得很光滑，崩刃現(xiàn)象也會相應減少，工件表面光潔度也會提高。

3.方便凹槽排屑

對刀具凹槽拋光處理可以提高表面質量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可實現(xiàn)更連貫的的切削加工。

數控機床的刀具在經過鈍化拋光后，表面會留下許多小孔，在加工時這些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削時產生的熱量大大減少，極大得提高切削加工的速度。

綜上所述，刀片刃口鈍化十分重要，正如我國古人所說“千里之堤，潰于蟻穴”，刀片刃口微觀缺口這個“蟻穴”雖小，卻影響刀具性能和壽命這個“千里之提”，是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一。無論在經濟和技術兩個方面都是可行的、有效的，進一步推動我國切削加工水平的提高，縮小與國外刀具切削性能的差距。

車刀材料的選擇

常用的硬質合金可根據其制造的合金元素不同，分為以下四類：

1．鎢鈷合金

      由碳化鎢和鈷組成，常溫時的硬度為HRA87～92，紅硬性為800--900，代號為YG，常用商標為YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X歸于細顆粒碳化鎢合金。YA6則是我國試制成功的一種含有少數碳化鈷的細顆粒硬質合金。

      鎢鈷合金冷硬性很高，耐性也較好，宜用于加工脆性資料，如金屬蝕口鑄鐵，也可車削沖擊性較大的工件。因為它的紅硬度較差，在600℃時，鎢鈷合金簡單和切屑粘結，使刀頭前面磨損，故不宜用于車削軟鋼等耐性金屬。

      YG6X細顆粒碳化鈷合金耐磨性較好，其強度近似YG6，因而車削冷硬合金鑄鐵、耐熱合金鋼及普通鑄鐵等都有杰出效果。

2．鎢鈦鉆合金

      由碳化鎢、碳化鈦及元素鉆組成，代號用YT表明，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等商標。鎢鈷鈦合金的冷硬功能和紅硬功能比硬質合金高。在高溫條件下比鎢鈷合金耐熱耐磨、抗粘性大，宜于加工鋼料及其他耐性金屬資料，但因為性脆，不耐沖擊，故不宜加工脆性金屬。

3．鎢鈷鈦鈮合金

      它是鎢鈷鈦合金中的新產品，由碳化鎢、碳化鈦、鈷、少數碳化鈮組成，代號為YW，常用商標為YWl、YW2。它的耐磨性和熱硬性都比較好，適用于切削各種鑄鐵和特殊合金鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等較難加工的資料。

4．鎢鈷鈮類合金

      這是一種含有少數碳化鈮的細顆粒鎢鉆類硬質合金，代號為YA，常用商標為YA6。它的耐磨功能更高，適合于不銹鋼、耐熱鋼、特硬鑄鐵、鐵合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

      在選用硬質合金時，應根據硬質合金本身功能特點、加工工件資料和切削條件等因素歸納考慮。

      除高速鋼和硬質合金兩種常用車刀切削資料外，還有碳素工具鋼、合金工具鋼、金剛石、陶瓷等。碳素工具鋼、合金工具鋼的切削功能差，而金剛石價格高，以上三者都較少采用。

      因為陶瓷資料比硬質合金的紅硬性更高，耐磨性好，價格低，正成為一種使用廣泛的刀具資料，但因為該種資料性脆、怕沖擊、刃磨困難，所以在使用時仍受到一定的限制。

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齒輪加工中強力噴丸

強力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強力噴丸工藝。

1、工作原理  

強力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應力，從而提高工件表面強度及疲勞強度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時也產生了大量孿晶和位錯，使材料表面發(fā)生加工強化。如圖1所示：

.    圖1-a   經噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經噴丸處理的零件表面

噴丸對表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據材料的性質和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結構的變化、相轉變、表層殘余應力場的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強度的測量方法

當一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時會產生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強度是噴丸加工工藝中的兩個重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機械特性時的狀態(tài)。所謂噴丸強度，就是通過打擊預制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時間使之達到飽和狀態(tài)的強弱程度，并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強弱程度。

目前，應用廣的美國機動車工程學會噴丸標準中采用阿爾曼提出的噴丸強化檢驗法——弧高度法，該方法由美國GM公司的J. O. Almen（阿爾門）提出，并由SAEJ442a和SAE443標準規(guī)定的測量方法，其要點是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測噴丸強化后的形狀變化來反映噴丸效果。對薄板試片進行單面噴丸時，由于表面層在彈丸作用下產生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值，用其來度量噴丸的強度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上，經噴丸后，再取下試片，然后用阿爾門量規(guī)測量試片經單面噴丸作用下產生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測得的弧高值為0.35mm時，記作0.35A。

噴丸強度的另一種檢驗方法為殘余應力檢測，即對經強力噴丸后的工件進行殘余應力的檢測，具體的檢驗方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標準中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應當在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測量點，照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當遮蓋齒根表面實現(xiàn)；在每個選定受檢的齒輪上，少要任選兩個齒進行評估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護沒有研磨，則可以認為齒根研磨的用于表面下殘余應力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產。

3、    噴丸對提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實現(xiàn)材料表面強化的本質在于冷變形造成材料表層組織結構的變化、引入殘余壓應力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強化噴丸過程中，當微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時，使工件表層材料產生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產生一壓坑，撞擊導致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當越來越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時，工件表面越來越多的部分因吸收高速運動鋼丸的動能而產生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產生的徑向延伸區(qū)域越來越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時塑變層的徑向延伸會因受到鄰近區(qū)域的限制而導致重疊部分發(fā)生破壞，終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對噴丸的時間加以嚴格的控制。

4、噴丸對滲碳齒輪表層殘余應力的影響

關于噴丸使工件表面形成殘余應力的原因，根據Al-Obaid等人的觀點：當高速鋼丸撞擊到試樣表面,撞擊處產生塑性變形而殘余一壓坑,當越來越多的鋼丸撞擊到試樣表面時,則會在試樣表層產生一層均勻的塑變層,由于塑性變形層的體積膨脹會受到來自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制,因此整個塑變層受到一壓應力。

由于殘余壓應力及其分布對齒輪疲勞壽命有較大的影響,而噴丸強化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應力大小及其分布。因此準確測定受噴零件的表層殘余應力對于評價噴丸工藝的優(yōu)劣是一個行之有效的手段。

5、噴丸對零件表面粗糙度的影響

強化噴丸會引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對于機器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內。在不改變工藝參數的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產實踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產實踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應從以下幾個方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強度值)覆蓋一次，可達到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應輕微打磨，打磨時要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強化效果，又可改善表面粗糙度。當然，這是一個多因素問題,不論采用什么方法，必須同時考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數對噴丸效果的影響

對噴丸質量有影響的主要有以下幾個方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時間、覆蓋率等。其中任何一個參數的變化都會不同程度地影響噴丸強化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點是韌性較低，在噴丸過程中易于破碎、耗損量大，對破碎的鋼丸要及時分離，否則會影響受噴表面質量。但鑄鐵丸的優(yōu)點是價格便宜、硬度高，可以使受噴表面產生較高的殘余壓應力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點是不易破碎，對受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時，受噴表面的殘余壓應力低于鑄鐵丸。

在現(xiàn)代工業(yè)出產中，運用數控車床加工螺紋，能大大前進出產功率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動強度。但在高職院校的數控車床實習訓練教育中普遍存在如下現(xiàn)象：部分教師和絕大多數學生對螺紋加工感到扎手，特別是加工多頭螺紋，更加莫衷一是。下面通過螺紋零件的實踐加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和辦法。

　　一、螺紋的底子特性

　　在機械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛運用，例如數控車床的主軸與卡盤的聯(lián)合，方刀架上螺釘對刀具的穩(wěn)固，絲杠螺母的傳動等。它是在圓柱或圓錐外表上沿著螺旋線所構成的具有規(guī)定牙型的接連凸起和溝槽，有外螺紋和內螺紋兩種。按照螺紋剖面形狀的不同，主要有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。按照螺紋的線數不同，又可分為單線螺紋和多線螺紋。在各種機械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點：一是用于聯(lián)接、緊固;二是用于傳遞動力，改動運動形式。三角螺紋常用于聯(lián)接、穩(wěn)固;梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動力，改動運動形式。由于用處不同，它們的技能要求和加工辦法也不一樣。

　　二、加工辦法

　　螺紋的加工，跟著科學技能的開展，除選用一般機床加工外，常選用數控機床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能前進作業(yè)功率，并且能保證螺紋加工質量。數控機床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其間指令G32用于加工單行程螺紋，編程任務重，程序復雜;而選用指令G92，可以結束簡略螺紋切削循環(huán)，使程序修改大為簡化，但要求工件坯料事前有必要通過粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到制品螺紋一次性加工結束。且程序簡捷，可節(jié)約編程時間。

　　在一般車床上進行多頭螺紋車削一直是一個加工難點：當地一條螺紋車成之后，需求手動進給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向準確移動一個螺距再加工第二條螺紋;或許打開掛輪箱，調整齒輪嚙合相位，再順次加工其他各頭螺紋。受一般車床絲杠螺距過失、掛輪箱傳動過失、小拖板移動過失等多方面的影響，多頭螺紋的導程和螺距難以到達很高的精度。并且，在整個加工進程中，不可避免地存在刀具磨損甚至打刀等問題，一旦換刀，新刀有必要準判定位在未結束的那條螺紋線上。這一切都要求操作者具有豐富的經歷和高明的技能?？墒牵谂砍霎a中，單靠操作者的個人經歷和技能是不能保證出產功率和產品質量的。在制造業(yè)現(xiàn)代化的今日，數控機床和數控系統(tǒng)的運用使許多一般機床和傳統(tǒng)工藝難以操控的精度變得容易結束，并且出產功率和產品質量也得到了很大程度的保證。

　　三、實例分析

　　現(xiàn)以FANUC系統(tǒng)的GSK980T車床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，闡明多頭螺紋的數控加工進程：

　　工件要求：螺紋長度為25mm，兩頭倒角為2×45°、牙外表粗糙度為Ra3.2的螺紋。選用的材料是為45#圓鋼坯料。

　　1.準備作業(yè)。通過對加工零件的分析，運用車工手冊查找M30×3/2-5g6g的各項底子參數：該工件是導程為3mm紋且螺距為1.5(該參數是查表的重要根據)的雙線螺;大徑為30，公差帶為6g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.268、公差有0.236，公差要求較松；中徑為29.026，公差帶為5 g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.150，公差為0.118，公差要求較緊;小徑按照大徑減去車削深度判定。螺紋的總背吃刀量ap與螺距的聯(lián)系近經歷公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來判定。大徑是車削螺紋毛壞外圓的編程根據，中徑是螺紋標準檢測的規(guī)范和調試螺紋程序的根據，小徑是編制螺紋加工程序的根據。兩頭留有必定標準的車刀退刀槽。

　　2、正確挑選加工刀具。螺紋車刀的品種、材質較多，挑選時要根據被加工材料的品種合理選用，材料的商標要根據不同的加工階段來判定。關于45#圓鋼材質，宜選用YT15硬質合金車刀，該刀具材料既適合于粗加工也適合于精加工，通用性較強，對數控車床加工螺紋而言是比較適合的。別的，還需求考慮螺紋的形狀過失與磨制的螺紋車刀的視點、對稱度。車削45鋼螺紋，刃傾角為10°，主后角為6°，副后角為4°，刀尖角為59°16’，左右刃為直線，而刀尖圓弧半徑則由公式R=0.144P判定(其間P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時要特別仔細。

　　四、多頭螺紋加工辦法及程序設計

　　多頭螺紋的編程辦法和單頭螺紋相似，選用改動切削螺紋初始位置或初始角來結束。假定毛坯已經按要求加工，螺紋車刀為T0303，選用如下兩種辦法來進行編程加工。

　　1.用G92指令來加工圓柱型多頭螺紋。G92指令是簡略螺紋切削循環(huán)指令，我們可以運用先加工一個單線螺紋，然后根據多頭螺紋的結構特性，在Z軸方向上移過一個螺距，然后結束多頭螺紋的加工。程序修改如圖。(工件原點設在右端面中心)

　　2.用G33指令來加工圓柱型多頭螺紋。用G33指令來編程時，除了考慮螺紋導程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(P值)來闡明螺紋軸向的分度角。

　　式中：X、Z——決對標準編程的螺紋結束坐標(選用直徑編程)。

　　U、W——增量標準編程的螺紋結束坐標(選用直徑編程)

　　F——螺紋的導程

　　P——螺紋的頭數

　　3.多頭螺紋加工的操控要素。在運用程序加工多頭中，要特別注意對以下問題的操控：(1)主軸轉速S280的判定。由于數控車床加工螺紋是依托主軸編碼器作業(yè)的，主軸編碼器對不同導程的螺紋在加工時的主軸轉速有一個極限識別要求，要用經歷公式S 1200/P-80來判定(式中P為螺紋的導程)，S不能超過320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺紋加工的終一刀底子選用重復切削的辦法，這樣可以獲得更潤滑的牙外表，到達Ra3.2要求。(3)批量加工進程操控。對試件切削運轉程序之前除正常要求對刀外，在FANUC數控系統(tǒng)中要設定刀具磨損值在0.3～0.6之間，地一次加工完后用螺紋千分尺進行精細測量并記載數據，將磨損值減少0.2，進行第2次主動加工，并將測量數據記載，今后將磨損補償值的遞減崎嶇減少并查詢它的減幅與中徑的減幅的聯(lián)系，重復進行，直至將中徑標準調試到公差帶的中心為止。在今后的批量加工中，標準的改動可以用螺紋環(huán)規(guī)抽檢，并通過更改程序中的X數據，也可以通過調整刀具磨損值進行補償。